авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Совершенствование методов и технических средств защиты промысловых трубопроводов от внутренней коррозии

-- [ Страница 1 ] --

УДК 620.197 На правах рукописи

Бекбаулиева Алия Аскаровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ

И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ

ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ОТ ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ

Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2010

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель доктор технических наук Багаутдинов Наиль Явдатович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Азметов Хасан Ахметзиевич кандидат технических наук Нагаев Радик Завгалович
Ведущее предприятие ООО «Институт «Нефтегазпроект»

Защита диссертации состоится 18 июня 2010 г. в 1500 часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов»
по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 18 мая 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Одной из особенностей развития трубопроводного транспорта на современном этапе является уменьшение объемов строительства трубопроводов при одновременном росте объемов и сокращении сроков работ по ремонту и реконструкции трубопроводных сетей, связанных с коррозионным износом и старением трубопроводов.

Ситуация на сегодняшний день такова, что значительная часть трубопроводных систем (до 65 %) исчерпала установленный ресурс и вступает в период интенсификации потока отказов. При этом следует отметить, что основными причинами высокой аварийности технологических трубопроводных систем являются коррозионные повреждения (по литературным данным до 30 % от общего количества аварий). Проблема усугубляется еще и тем, что по условиям эксплуатации трубопровод, как правило, воспринимает одновременное воздействие механических нагрузок (деформаций), износа и коррозионно-активных сред. Такое совместное воздействие может вызвать ускоренное коррозионно-механическое разрушение трубопроводов за счет общей механохимической коррозии, коррозионного растрескивания, коррозионной усталости и др., которые значительно интенсифицируются под влиянием полей блуждающих токов.

Несмотря на достигнутые успехи в деле повышения промышленной
безопасности и долговечности технологических трубопроводных систем, некоторые вопросы коррозионной стойкости и коррозионно-механической прочности остаются открытыми и являются предметом исследований данной диссертационной работы.

Изучение условий эксплуатации промысловых трубопроводов и анализ существующих способов повышения их долговечности в условиях превалирующего воздействия внутренней коррозии показывают, что несмотря на применение различных мероприятий количество отказов промысловых трубопроводов из-за внутренней коррозии составляет по отрасли порядка 90 %. Свыше 70 % аварий приходится на специфическое разрушение в виде «канавочного» износа. Следует отметить, что большинство трубопроводов, подверженных интенсивному внутреннему износу, эксплуатируются без наружной изоляции и методов электрохимической защиты (ЭХЗ).

Обеспечение безопасной эксплуатации и повышение долговечности промысловых трубопроводов могут быть достигнуты за счет улучшения качества проектирования и строительства трубопроводов, применения новых, более совершенных конструктивных и технологических решений, совершенствования технологий и приемов технического обслуживания и эксплуатации.

Одним из новых ресурсосберегающих направлений обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов и повышения их долговечности является разработка электрохимического метода и технических средств по предотвращению внутренней коррозии, позволяющих увеличить межремонтный период эксплуатации промысловых трубопроводов.

Цель работы обеспечение безопасной эксплуатации и долговечности промысловых трубопроводов путем разработки ресурсосберегающего метода и технических средств за счет формирования на внутренней поверхности промысловых трубопроводов возобновляемой, твёрдой пассивирующей оксидной плёнки малой шероховатости.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1) исследовать механизм разрушения внутренней поверхности
промысловых трубопроводов, выявить влияние формы и размеров механических включений на безопасность и несущую способность промысловых
трубопроводов;

2) разработать метод электрохимического предотвращения коррозионного износа внутренней поверхности линейной и коммутационной частей подземных и наземных технологических трубопроводов;

3) разработать конструкцию антикоррозионного модуля для трубопровода Ду = 100 мм с целью снижения скорости внутренней коррозии, провести стендовые испытания антикоррозионного модуля на производственной базе филиала «Уфа-газ» и выявить закономерности коррозионного износа с целью повышения безопасности при эксплуатации промысловых трубопроводов;

4) разработать конструкцию катодной защиты внутренних поверхностей промысловых трубопроводов от внутренней коррозии и усовершенствовать конструкцию дренажной защиты от коррозии.

Методы решения поставленных задач



Решение поставленных задач базировалось на применении теории электрохимической коррозии, катодной защиты, стандартных методов коррозионных исследований в лабораторных и промысловых условиях с использованием современного оборудования.

На защиту выносятся:

  • механизм электрохимического предотвращения коррозионного износа внутренней поверхности линейной и коммутационной частей подземных и наземных технологических трубопроводов;
  • метод обеспечения безопасной эксплуатации и долговечности промысловых трубопроводов, подверженных внутреннему разрушению, основанный на формировании защитной плёнки магнетита в процессе электрохимических реакций электролиза свободной воды и воды, эмульгированной в нефти, непосредственно при транспортировании продукта;
  • технологические схемы и конструкции устройств по предотвращению внутреннего коррозионного износа промысловых трубопроводов.

Научная новизна

Разработан новый ресурсосберегающий метод обеспечения безопасной эксплуатации и долговечности промысловых трубопроводов, подверженных «канавочному» износу, базирующийся на следующих результатах.

  1. На основе анализа существующих способов обеспечения безопасной эксплуатации промысловых трубопроводов установлено, что одним из эффективных способов обеспечения безопасной эксплуатации и долговечности является научно обоснованный электрохимический метод, основанный на электролизе воды, эмульгированной в нефти, вследствие катодной поляризации части защищаемого оборудования.
  2. Установлено, что ионная связь между «жертвенным» электродом и стальным трубопроводом в процессе катодной (протекторной) защиты обеспечивает более равномерный износ внутренней поверхности трубопровода, причем чем более равномерен износ стенки трубы, тем безопаснее эксплуатация трубопровода, которая определяется остаточной толщиной стенки в области канавки и в значительной степени зависит от количества крупных эрозионных частиц и незначительно – от расхода продукта.

Практическая ценность результатов работы

Метод и конструкции устройств, снижающих скорость внутренней коррозии, разработанные по результатам теоретических и экспериментальных исследований, позволят увеличить межремонтный период промысловых трубопроводов на 12…15 %.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения»
в рамках V Российского энергетического форума» (г. Уфа, 2005 г.); на
совещаниях НК «Роснефть» (г. Москва, 2006 г.), ОАО «Газпром» (г. Москва, 2006 г.).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы
в 10 научных трудах, в том числе в 3 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 1 патент и 1 положительное решение по заявке.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 99 наименований. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 10 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее
цель и основные задачи, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе рассмотрены вопросы эксплуатации промысловых нефтепроводов с противокоррозионным покрытием, предотвращающим контакт агрессивных грунтов с поверхностью стали и образование коррозионных элементов (гальванических пар). В реальных условиях месторождений большинства регионов страны срок службы металлических конструкций часто составляет менее одного года. Продлить его можно, в основном, четырьмя способами, которые используются на практике:

  1. изоляцией поверхности сооружения от контакта с внешней агрессивной средой;
  2. использованием коррозионно-стойких материалов;
  3. воздействием на транспортируемую среду с целью снижения ее агрессивности;

4) применением электрозащиты подземных металлических сооружений.

Во второй главе рассмотрено влияние защитных плёнок, образующихся на поверхности катоднозащищёных трубопроводов.

Опыт применения катодной защиты наружной поверхности трубопроводов показал, что на поверхности подземного трубопровода в местах повреждения защитного покрытия образуется пленка, оказывающая значительное влияние на процесс развития коррозии, а следовательно, и на выбор параметров катодной защиты.

На основании результатов проведенного анализа существующей на сегодняшний день литературы можно сделать вывод, что значение влияния катодной пленки на поверхность стали в современных теориях практически не учитывается. Таким образом, в результате действия катодной защиты на стальной поверхности образуется пассивная пленка из продуктов коррозионной реакции и известковых отложений, как правило, снижающая площадь незащищенной стальной поверхности, подвергающейся воздействию коррозионного грунта. В результате этого снижается возможность обнаружения повреждений защитных покрытий трубы и определения их размеров.

Катодная защита, используемая на корродирующей трубе, не прекращает полностью коррозионную реакцию. Однако темп коррозионной реакции значительно снижается при увеличении тока катодной защиты (при увеличении потенциала «труба – земля»). Реальной скоростью коррозии для катодных пассивных пленок при  850 мВ считается 0,0127 мм/год. Теоретически до сих пор считается, что катодно-защищенная поверхность представляет собой чистую сталь серого цвета, что редко соответствует действительности.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований протекторной защиты без применения гальванической связи с защищаемым оборудованием.

Пассивное состояние металлов обусловлено образованием очень тонкой пленки окисла, представляющего собой отдельную фазу или слой хемосорбированного кислорода. Некоторый кислородный «барьер», образующийся на поверхности металла в подходящем окислителе, сильно тормозит анодный процесс.

Для изучения возможности применения разработанного протектора и определения эффективности его действия была создана экспериментальная установка, схема которой представлена на рисунке 1. Установка представляет собой трехэлектродную электрохимическую ячейку, позволяющую снимать поляризационные кривые в среде, состоящей из влажного порошкообразного активатора. Методика снятия поляризационных кривых является стандартной. Каждую поляризационную кривую (анодную и катодную) снимали не менее шести раз. Обработка полученных результатов и построение поляризационных кривых проводились в табличном процессоре Microsoft Excel 97 и Sigma Plot 9.0.

1 электрохимическая ячейка; 2 рабочая среда; 3 рабочий
(исследуемый) электрод; 4 вспомогательный (поляризующий)
электрод; 5 хлорсеребряный электрод сравнения; 6 элемент
для перемешивания; 7 электромагнитная мешалка; 8 вариатор;
9 потенциостат

Рисунок 1 Установка для исследования поляризационных свойств

Для большинства коррозионных систем кинетика электродных процессов описывается уравнением:

,

где * ток коррозии при потенциале коррозии *;

ba, bc – соответственно анодная и катодная тафелевские константы.

Применение этого метода наиболее целесообразно в тех случаях, когда анодная поляризация вызывает травление поверхности электрода, или когда выделение водорода при катодной поляризации сопровождается осаждением гидроксидов на поверхности электрода.

Сущность метода поляризационных исследований заключалась в установлении зависимости значений тока в цепи «внешний электрод – рабочий электрод» от задаваемых рабочему электроду значений потенциала.

Все исследования проводились на образцах, которым были присвоены следующие маркировки:

НКТ – образцы насосно-компрессорных труб (НКТ);

ОК – образцы обсадной трубы;

Ш – образцы насосных штанг;

М – образцы штанговых муфт;

Mg образцы магниевого сплава МА-50.

В качестве электролита применялся имитант пластовой воды – раствор 10 %-ного раствора NaCl в водопроводной воде.

Объективной характеристикой коррозионного поведения любых металлов и сплавов, погруженных в раствор электролитов, являются стационарные потенциалы.

По стандартной методике в пластовой воде определяли стационарные потенциалы сталей (НКТ, ОК, Ш, М) во времени.

На рисунке 2 приведены экспериментально полученные стационарные потенциалы для сталей НКТ, ОК, Ш, М в пластовой воде без протектора. В начальный момент времени у всех образцов наблюдается резкое снижение потенциала, и по истечении 5…6 часов снижение потенциала практически замедляется.

  Графики изменения стационарного потенциала сталей образцов в пластовой-2

Рисунок 2 Графики изменения стационарного потенциала сталей
образцов в пластовой воде во времени

Установившиеся значения изменения стационарного потенциала сталей образцов после 12-часовой выдержки сведены в таблицу 1. Исходя из полученных значений можно выстроить ряды М, ОК, НКТ, Ш, в которых наблюдаются изменения потенциалов в областях более положительного значения от 0,663 (у образца М) до 0,562 В (у образцов Ш).

Таблица 1 Значения стационарных потенциалов сталей,
установившихся после 12 часов выдержки в пластовой воде

М ОК НКТ Ш
Стационарный потенциал, В 0,663 0,649 0,627 0,562






Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.